理系の雑学・豆知識

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電気の基礎知識

 電気(でんき electricity) とは電荷(でんか electric charge)を持った物質(ぶっしつmatter)である電子(でんし electron)や陽子(ようし proton)やイオン(ion)のさまざまな働きのことです。

  冬になると衣服がこすれて身体にまとわりついたり、ひどいときには火花が発生したりする現象や鉄片などを引き付ける現象は古くから身近にあった電気現象です。 これらは電荷がほとんど移動しない電気のことを静電気といいます。
一般に電気製品等で使う電気は電荷の流れです。そのことを「電気が流れる」といいますが、この現象についてのイラストが「電気の流れ」にあります。

 電子はマイナスの電荷、陽子はプラスの電荷を持っています。電圧(でんあつ)は電荷の集中の度合いを表し、電流(でんりゅう)は電荷の流れを表しています。
  電荷が動くと磁気を発生します。また磁気の変化は電荷を移動させる働き(電磁誘導)があり、電荷と磁気が相互に作用しあって電波など(電磁波)を発生させます。

電気の利用

 電気が実用になったのは、1800年にボルタによって電池が発明され、それを利用して1831年に5針式電信機が発明され、1838年にはモールス符号で言葉を送る電信の実証試験に成功し、本格的な電気通信が実用化され、ベルによって電話が発明され、計算機の発明によって今日のインターネットの発展につながっています。

 一般の家庭で電気が利用されるようになったのは、エジソンが1882年にニューヨーク市に発電所を建設しエジソン電灯会社が一般家庭の電灯用に本格的に電気の供給を開始してからです。 1834年にダベンポートによって電動機が発明され、電気洗濯機や掃除機等に応用され、家庭用にも使用されるようになり、電気を動力として利用するようになりました。

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ボルタ電堆について解説

ボルタは塩水または薄められた酸を入れたガラス容器を並べ、逆U字型の亜鉛と銅からできている細長い金属片で交互に容器と容器を順次連結した「ガルバニー電池」を作りました。1795年には銀と亜鉛の板を塩水に湿らせた紙の間にはさむと、二つの金属の間に電…

ガルバーニの蛙の脚の実験について解説

ガルバーニ(Luigi Galvani 1737/9/9-1798/11/4)かなり昔から電気うなぎのような動物が電気を発生させることが知られていたようでして、 1780年末から、筋肉の刺激反応等を、蛙を使って研究していたガルバーニは、脊髄と脚の神経を露出させた蛙の下股を用い、…

電気回路と直流・交流について解説

電気回路 電気素子を導線(電線)で結んだものを電気回路、または単に、回路といいます。 「電気回路」は、「電気(電流)が回り流れる路」という意味で名づけられました。 直流 電荷の流れ方(電流)には電池のように一定方向にのみ流れる直流があり、車など…

電気抵抗の基礎知識

抵抗(ていこう resistors)は電流の流れ難さを表します。 抵抗の記号は電流の流れを妨げることから "抵抗(Resistance)" と言い, その頭文字から記号Rが取られました。抵抗の大きさを表す単位はΩ(オーム)です。オームの法則の発見者(ゲオルグ・ジーモン・…

電流とはどのようなものか

電流(でんりゅう currents )は電荷の流れで、電荷は電子や陽子が担っていますので、負の電荷を持つ電子の流れは電流の流れとは反対方向になりますす。通常、陽子は原子の中にあり、電子に比べて非常に重いので、ほとんど移動しないことから、電荷の移動(…

電気の流れ(自由電子の動き)とはどのようなものか

電気の働きの主な部分は金属元素(周期表参照)から放出された自由電子の動きが電気エネルギーを運ぶ主役を務めています。金属元素であるナトリューム元素が結合し、固体の金属になった状態では一番外側の軌道にある電子1個が放出された電子(自由電子)が結…

電圧とはどのようなものか

電圧(でんあつ potential differences)の大きさは電荷の集中の度合いを表しており、回路(かいろ)に電流を流そうとする働きがあります。電圧の単位はV(volt、ボルト)です。電荷を高電位(エネルギーの高い状態)に持ち上げる能力のことを電位(electric…

電界とはどのようなものか

電荷を持つ物質は真空中に電界(でんかいelectric field)を作る性質があります、電界は有限な速度(光の速度)で伝わり、その電界の中に電荷が入ると電荷に力が及ぼされます。これが電気力です。電界とはこの電気力が伝わる所(空間)をいいます。冬になる…

電荷とはどのようなものか

電荷は 電子や陽子等の素粒子のもつ性質の1つでです。 これらの粒子がなぜ電荷を持つのかは不明ですが、電子はマイナス(-、負)の電荷、陽子はプラス(+、正)の電荷を持っています。 電荷は互いに引き付けあったり、反発したりしますが、これはプラスと…

電気の根本的な性質とは何か

電気の基本的な性質は電荷の働きですが、電荷を電子や陽子がなぜ持っているのかを説明するのは困難です。 電気の性質としては 一つ目 の性質琥珀が軽いものを引き付ける現象で、電界(でんかい electric field)によって電気力を伝えることです。 二つ目の性…